发动机连杆与曲轴的有限元分析.pdf

《发动机连杆与曲轴的有限元分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第5期内燃机No．52013年10月InternalCombustionEnginesOct．2013发动机连杆与曲轴的有限元分析司鹏鹃1。3，焦运景2(1．天津大学内燃机燃烧学国家重点实验蜜。天津3。0∞72≯毒。蠢攀≥一≤2．天津大学天津内燃机研究所，天津300072；3．承德石油高等专科学校，河北：：，承德06翟∞∽摘要：为了保证扩缸后的发动机能正常工作，采用有限元法对连杆和曲轴强度进行计算分析。首先采用ANSYS软件，导入CAD图并进行网格划分和边界力的施加，建立连杆和曲轴的三维计算模型。通过计算，得到了在最大爆发压力下的连杆和曲轴的应力和应变分

2、布；应用计算得出的应力代入疲劳安全系数公式得出连杆和曲轴的疲劳安全系数，得出该发动机扩缸后曲轴和连杆是安全的。关键词：有限元分析；连杆；曲轴；应力中图分类号：TK402文献标识码：A文章编号：1000—6494(2013)05—0005一04FiniteElementAnalysisforConnectingRodandCrankshaftofInternalCombustionEngineSIPengkan¨，JIAOYunjin92(1．StateKeyLaboratoryofEngines，Ti删inUniversity，Tianjin300072

3、，China；2．TianjinIntemalCombustionEngineResearchInstitute，TianjinUniversity，Ti肌jin300072，China；3．ChengdePetroleumCoHege，Chengde067000，China)Abstract：Inordertoensuretheenginetoworknormallywhilethecylinderwasenlarged，itisneededtocomputethestrengthoftheconnectingrodandcrankshaft．Thro

4、ushadoptingANSYSsoftware，thethree-dimensionalcomputationalmodelofconnectingrodandcrankshaftareconstructed．andthestressanalysisarecarriedout．Through．calculationthestressdistributionandstrengthofconnectingrodandcrankshaftarederived．UsingthestresseswhichwerecalculatedfromANSYSwecall

5、decidethesafetyofconnectingrodandcrankshaft．Keywords：finiteelementanalysis；connectingrod；crankshaft；stress0前言连杆和曲轴是发动机中传递力的重要组件，它们在工作中承受各种复杂的、周期变化的拉、压及惯性力等外载荷。现有某发动机气缸直径由52mill扩缸到56mm，连杆和曲轴保持不变，为了解扩缸后发动机连杆和曲轴的工作应力情况，采用有限元法对其强度进行了计算分析，以校验所设计连杆和曲轴的结构强度。1发动机主要参数发动机参数见表1。2模型的建立和边界条件设

6、置作者简介：司鹏鸥(1966一)，男，河北承德人，高级工程师，博士，主要从事内燃机工作过程的研究。收稿日期：2013—05—14表1发动机参数项目参数缸径×行程／(mm×mm)56×59连杆中心距／mm1008500r·nfin。时最大功率／kW8．66500r·min-1时最大扭矩，州·m)11最大爆发压力／MPa5．5活塞组质量／l【g0．0841连杆组质i&g0．095(大头)+0．039(小头)2．1模型的建立本计算采用美国ANSYS公司的大型有限元计算软件来进行静态强度分析。首先采用UG三维造型软件对连杆和曲轴进行三维实体造型，而后导人ANSY

7、S进行网格划分和计算。建模前可对计算模型进行合理简化，一些小的细节可不在模型中体现，如润滑油孔油道等，这并不影响分析所要求的精度，既节省了时间，又减少了存储容量。内燃机2013年10月连杆材料选用20CrMo，曲轴材料为40Cr，单元类型均选用能较好模拟物体形状的十节点四面体单元solid92，该单元类型的特点是每个节点具有工，Y，Z三个移动自由度。用软件自带划分网格工具进行网格划分，共划分连杆网格单元为20010个，曲轴网格单元为56744个。图1和图2分别为连杆模型图和曲轴模型图。(a)连杆原图(b)连杆简化图(c)连杆网格模型图1连杆模型—*一—精

8、_(a)曲轴原图“(c)曲轴网格模型图2}l{}j轴模型2．2边界条件的施加边界